Недавно мы обсуждали перспективы Apple в переходе Маков с архитектуры Intel x86 на ARM-процессоры собственного изготовления. Слухи об этом ходят уже давно, но если разобраться, то уход от существующих графических решений Nvidia и AMD является даже более ценным для Apple и потенциально более выполнимым для ее команды по разработке чипов. Но и здесь есть множество нюансов, так что давайте разбираться.

Амбиции Apple в графических процессорах

Если проводить параллели с возможностями Apple в миграции Маков на архитектуру ARM, которая по ряду причин пока неосуществима, то в создании единого стандарта GPU для iOS-устройств и Маков у компании есть намного больший потенциал. Теоретически такой шаг мог бы устранить графические процессоры AMD и Nvidia в Маках, заменив их чипами, подобными архитектуре GPU PowerVR от британской компании Imagination Technology, которые Apple применяет в iOS-устройствах.

Самый передовой, на данный момент, мобильный графический процессор A8Х, использующийся в iPad Air 2, конечно нельзя поставить в один ряд с GPU AMD и Nvidia, которые сейчас применяются в Маках. Однако, увеличение производительности графических процессоров более простая задача, поскольку повторяющиеся задачи GPU легко «распараллелить» между несколькими ядрами, тогда как с обычными (центральными) процессорами такой фокус не пройдет.

Apple уже проделала большую работу по распределению очередей задач между ядрами многоядерных процессоров различных архитектур благодаря технологии Grand Central Dispatch, которая была представлена в 2009-м с релизом OS X Snow Leopard и впоследствии использовавшаяся в iOS 4.0.

В отличие от замены Intel на ARM, переход к графике PowerVR реализовать было бы значительно проще (начать можно, например, с Маков начального уровня). OpenGL позволяет выполнять существующий код на различных GPU, существенно упрощая переход для разработчиков сторонних приложений. Кроме того, Apple в этом случае не потребуется создавать никаких сложных технологий вроде Rosetta.

Технология Metal на Mac

WWDC2014.iOS 8.Metal

Облегчая разработчикам трудности перехода с помощью OpenGL, с API Metal Apple может добиться графики консольного уровня на 64-битных мобильных чипах. Прошлым летом ведущие разработчики видеоигр демонстрировали возможность запуска своих настольных графических движков на яблочных чипах А7. И всё это благодаря Metal.

Полгода назад Nvidia проделала то же самое, запустив на прототипе Tegra K1 (архитектура Kepler) те же 3D-движки, адаптированные из настольных версий. Однако, этот чип был настолько большим и неэффективным, что работы над ним не могли быть закончены даже к концу года (к тому же у Nvidia нет планов выхода на рынок смартфонов). В то же время с Metal Apple показала аналогичную производительность на своем прошлогоднем (!) флагмане.

С Metal на Маках под управлением A8X (или нескольких A8X), Apple могла бы мотивировать развитие игр на OS X, в дополнение к собственным PowerVR GPU по лицензии Imagination.

Кроссплатформенность

В данный момент Apple использует интегрированную графику от Intel моделях начального уровня, а в более топовых конфигурациях Iris и Iris Pro. Маки с дискретным видео работают на Nvidia GeForce и AMD Radeon или FirePro.

Внедряя свои собственные PowerVR-чипы, Apple может улучшить производительность Маков начального уровня с эффективным использованием Metal. Кроме того, благодаря возможности Metal взаимодействовать с GPGPU, в iOS это позволило бы задействовать их для различных вычислений, начиная от шифрования и заканчивая декодированием видео и рендерингом эффектов в Final Cut — не отражаясь при этом на окончательной стоимости устройств.

И мобильная и настольная ОС Apple активно используют аппаратное ускорение графики для отрисовки элементов интерфейса, более плавной анимации переходов, полупрозрачности и других эффектов.

Использование единой аппаратной платформы для графики позволило бы вывести взаимодействие между iOS и OS X на совершенно новый уровень. Наверняка нечто большее, чем просто смешивание интерфейсов, возможно, даже какой-то гибридный продукт вроде iOSX, который, по всей видимости, неизбежен (как показывает провальный опыт Microsoft с ее Windows 8, единой ОС для всех устройств) и дал бы преимущество как пользователям, так и разработчикам.

Сама идея замены x86-процессоров Intel на собственные ARM-чипы неизбежно повлекла бы за собой переход на GPU Imagination, став своеобразным трамплином к любой возможной замене Intel на Маках.

Не так просто, но все же вполне реально

MacPro.102413.002

Разумеется, от смены GPU Nvidia и AMD в Маках Apple удерживают те же причины, что и от перехода с архитектуры х86: обе компании имеют самые передовые технологии, которые не так легко повторить. Очевидно, что Apple очень интересуется графическими процессорами, создавая современную вычислительную архитектуру для Маков, где GPU отводится роль не только для обработки графики в играх, но и для ускорения пользовательского интерфейса, а также использования в качестве GPGPU.

В новом Mac Pro (топовые конфигурации) используется два совместно работающих GPU и один центральный процессор, подчеркивая тот факт, что для увеличения производительности проще использовать конфигурации с несколькими GPU, чем с несколькими центральными процессорами.

A7.A8.chip

Это же явление можно увидеть рассмотрев устройство современных Ах-чипов Apple: для ядер GPU выделено больше места, чем для CPU, причем даже в А8Х с тремя CPU-ядрами.

Монополии сдают свои позиции

Во всех спекуляциях по поводу замены архитектуры х86 в Маках, речь не идет о радикальных и сиюминутных изменениях, так почему бы не переадресовать все «тяжелые» задачи мощному графическому процессору (или нескольким), используя центральный процессор как простой диспетчер задач, вместо того, чтобы заменять его процессором с другой архитектурой?

Когда в мире персональных компьютеров господствовали только Intel и Microsoft, вероятность любых изменений, которые могли бы стать угрозой их устоявшегося бизнеса, была ничтожно мала. Intel ставила палки в колеса PowerPC и AMD64, а на Unix и OpenGL оказывала давление Microsoft. Для экспериментов в аппаратном и программном обеспечении оставалось минимальное пространство для маневра. Эти двое даже не могли быстро и одновременно внедрять инновации: Microsoft собиралась запустить проект Windows NT для нового процессора Intel i860 еще в конце 1980-х, но вынуждена была отступить под давлением рынка. Спустя десять лет Microsoft портировала Windows на 64-битную платформу Intel Itanium IA–64, но это было настоящим провалом, поскольку не принесло обещанного увеличения производительности.

На рынке потребительской электроники Microsoft делала попытки наладить бизнес КПК на Windows CE, а Intel внесла вклад в развитие StrongARM от DEC, чтобы создать процессоры для этих КПК. Результаты не были впечатляющими. Вместо того чтобы переосмыслить концепцию ПК, многие идеи просто были заимствованы у Newton и Palm.

В течение следующих 15 лет создания шаблонных Windows-коробок на архитектуре х86, Intel была расстроена неудачами Windows, а Microsoft раздражалась мобильными ограничениями х86. Их «сольные проекты», включая Windows RT на ARM-процессорах и дорогие эксперименты Intel с Linux и Android не только не добились успеха, но и не блистали оригинальностью.

Кое-что за пределами ПК-мира

Мы сейчас находимся на новой ступени развития вычислений, которая никогда не была так открыта для новых идей с тех пор, как IBM «короновала» Intel и Microsoft своим IBM PC 1981 — продуктом на худшем процессоре Intel с лицензионной версией лучшего ПО Microsoft.

Apple использовала в своих компьютерах архитектуру PowerPC, но в 2005-м, следуя требованиям рынка, вынуждена была перейти на Intel-архитектуру в Маках (и Apple TV в 2007-м). Однако, к 2010-му объемы продаж iPhone и iPod, работающих на ARM-чипах, выросли, что позволило Apple внедрить совершенно новую архитектуру, основанную на мобильных ARM-процессорах, разрабатываемую двумя десятилетиями ранее.

С выходом iPad в 2010-м появился не просто новый форм-фактор вычислительной техники, а целая архитектура, отношения к которой не имели ни Intel, ни Microsoft. Несмотря на то что многие производители уже выпускали телефоны и КПК, работающие на ARM-чипах, массовый и успешный продукт за двадцать лет так и не появился.

appletv-120319-4

В тот же год Apple перевела свою ТВ-приставку на архитектуру ARM, основательно снизив стоимость производства, что позволило увеличить потенциальную аудиторию благодаря значительно меньшей цене. Тот факт, что Apple использует в ней графику PowerVR, теоретически можно расценивать как прелюдию к изменению архитектуры в Маках и то, что почти наверняка компания будет использовать ее в своих новых категориях продуктов, начиная с Watch.

Заключение

В период с 1995-го по 2005-й Microsoft продвигала собственные API Direct X для графики, вместо OpenGL, обеспечивая тем самым свое господство в сфере компьютерных игр, операционных систем и создания процессоров. Apple упорно боролась, поддерживая развитие OpenGL на Маках, но более сокрушительный удар по Direct X нанесла iOS, подобно тому, как iPod повлиял на Microsoft с ее стремлением встраивать поддержку проприетарных Windows Media форматов в каждый мобильный процессор.

Развивая GPU Imagination на Маках, Apple могла бы уменьшить свою зависимость от дорогих чипов Nvidia и AMD, опираясь на поддержку Metal и задействуя GPU для вычислений. А распределяя нагрузку между центральным и графическим процессором, компания также смогла бы уменьшить зависимость и от Intel, больше уходя в сторону вычислений с помощью GPU.

Сейчас Apple владеет 9-процентной долей Imagination, а доходы от сотрудничества с Apple составляют 33 % всей прибыли Imagination. Это, в свою очередь, очень сильно мотивирует Apple увеличивать использование графики PowerVR в своих продуктах, вместо того, чтобы продолжать финансировать развитие графики AMD и Nvidia.

(via)